具有在粘结层中集成温度感测的粘结装置制造方法及图纸

本发明专利技术涉及一种例如静电吸盘的装置，设置包括基底、静电吸盘、加热板以及包括磷光材料的粘结层。在一种形式中，光学传感器被设置在所述粘结层附近以检测所述光学传感器视野区域中粘结层的温度。磷光材料发光，并且随后的衰变由光学传感器检测。根据这些信息，确定静电吸盘和基底的温度，并且可以通过控制器调节加热元件。

Bonding device with integrated temperature sensing in a bond layer

The invention relates to a device, such as an electrostatic chuck, comprising a base, an electrostatic chuck, a heating plate, and a bond layer including phosphorescent material. In one form, an optical sensor is disposed near the adhesive layer to detect the temperature of the bonding layer in the optical sensor visual field. Phosphorescent material is luminescent, and subsequent decay is detected by optical sensors. According to the information, the temperature of the electrostatic chuck and the substrate are determined, and the heating element can be adjusted by a controller.

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】具有在粘结层中集成温度感测的粘结装置相关申请的交叉引用本申请根据35U.S.C.§119(e)要求申请日为2014年7月8日提交的美国临时申请号为62/021,937的美国申请的优先权，其的全部内容通过引用并入本文。
本申请通常涉及加热装置，更具体地涉及用于这种装置的温度检测和控制系统，包括通过举例的方式，在半导体加工设备中的静电吸盘以及基底。
技术介绍
本段中的声明只提供与本专利技术披露有关的背景信息，不会构成现有技术。加热装置经常用于具有有限的空间且需要精确控制的应用中。在半导体加工的现有技术中，例如，卡盘或基座用于保持基底(或晶片)，并且在加工过程中的基底上提供均匀的温度曲线。参见附图1，示出了现有技术中静电吸盘的支撑装置110，支撑装置110包括具有嵌入式电极114的静电吸盘112，以及通过粘合层118与静电吸盘112粘结的加热板116。加热器120被固定到加热板116，加热器120可以是蚀刻箔加热器，通过举例的方式。该加热器装置又通过粘合层124粘结到冷却板122上。基底126设置在静电吸盘112上，并且电极114连接到电源(未显示)，从而产生静电功率，保持基底126在适当的位置。射频(RF)电源(未显示)连接到静电吸盘112，围绕支撑装置110的腔室连接到地面。当材料沉积或基底126上的薄膜被蚀刻时，加热器120向基底126提供必要的热量。当材料沉积至基底126上或当材料从基底126被蚀刻时，加热器120向基底126提供必要的热量。在基底126处理期间，重要的是，静电吸盘112的温度曲线是高度均匀的，以减少被蚀刻的基底126中的变化。用于改善温度均匀性的改进的装置和方法在半导体处理加工技术中以及其它应用中是不断需要的。
技术实现思路
进一步的适用范围将从这里提供的描述变得明显。应当理解，描述和具体例子仅用于说明目的，且不在于限制本专利技术披露的范围。本专利技术的一种形式，提供了一种装置，包括第一构件以及临近于第一构件设置的第二构件。第一构件可以采取静电吸盘或基底的形式。第二构件可采用加热板的形式。该装置还包括设置在第一构件和第二构件之间的粘结层。粘结层将第二构件固定至第一层，并且粘结层的至少一部分是由磷光材料构成。该装置还包括光学传感器，该光学传感器靠近该粘结层设置以检测第一构件的温度。本专利技术公开的另一种形式中，提供了一种静电吸盘支撑装置，该支撑装置包括静电吸盘和设置在静电吸盘下方的加热板。支撑装置还包括设置在静电吸盘和加热板之间的第一粘结层。第一粘结层的至少一部分包括磷光材料。支撑装置还包括被定位为观测由磷光材料构成的第一粘结层的部分的光学传感器。支撑装置还包括设置在加热板附近的冷却板，和设置在加热板和冷却板之间的第二粘结层。本专利技术公开的另一种形式中，提供了一种检测和控制静电吸盘温度的方法，包括在静电吸盘和加热板之间设置粘结层。该粘结层的至少一部分包括磷光材料。该方法还包括定位靠近粘结层的光学传感器，并且从光学传感器接收关于从磷光材料发出光的衰变率的信号。所述方法还包括基于从所述光学传感器接收到的信号确定所述粘结层的温度，以及控制所述加热板的温度。附图说明为了更好地理解本专利技术，将通过给出的实施例并参考附图进行理解，其中：-图1所示为现有技术中静电吸盘的侧视图；-图2所示为装置的横截面侧视图，示出了基底、静电吸盘、粘结层、加热板、以及根据本专利技术的原理构造的光学传感器；-图3所示为装置另一形式的横截面侧视图，示出了基底、静电吸盘、加热板、冷却板、两个粘结层，以及根据本专利技术的原理构造的两个光学传感器；-图4所示为装置另一形式的横截面侧视图，示出了基底、静电吸盘、粘结层、以及带有孔的加热板，该加热板设置在根据本专利技术的原则构造的装置的侧面上；-图5所示为装置另一形式的部分示意图，示出了加热元件以及根据本专利技术的原理构造的光学传感器；-图6所示为图表，显示了磷光材料的强度随时间变化的例子；以及-图7示出由控制器使衰减率与静电卡盘的温度相关的校准数据的示例的图表。此处所述的附图仅仅用于说明目的，且不会以任何方式限制本专利技术披露的范围。具体实施方式下列描述仅仅是性质上的示范性，并不会限制本专利技术的披露、申请或用途。一般的，使用光纤感测，光源被用来在短暂的时间段内照射磷光材料，并且光信号调节器被用来检测磷光材料响应地发射的光辐射。磷光辐射衰变率与其温度成比例，从而可以确定物体的温度。这种光纤感测在例如美国专利号为4,652,143和4,776,827中有更详细的阐述，这些专利的全部内容通过引用并入本文。本文所使用的术语“光传感器”应解释为两个意思，表示用于感测和确定磷光材料温度的光纤光导和光信号调节器。参见附图2，所示为装置10，其包括基底12、静电吸盘14、加热板20以及位于静电吸盘14和加热板20之间的粘结层16。该粘结层16将加热板20固定至静电吸盘14并且该粘结层16包括设置在光学透明基质27中的磷光材料26。基质27可以是实际的粘结材料，例如硅树脂粘合材料。可选地，磷光材料26可以与基质27混合，然后将这种复合材料与粘结层16材料结合。此外，具有或不具有与粘接层16分离的基质27的磷光材料26可以在整个粘结层16上均匀地混合，或者磷光材料26可以仅位于整个粘结层16的特定区域。因此，此处所示的具体说明不应被理解为限制本专利技术披露的范围。在一种形式中，加热板20还限定了孔22，该孔22使得粘结层16的下侧28的磷光部分暴露于光学传感器24，该光学传感器设置在孔22中。在操作中，光学传感器24照射磷光材料26然后接收从磷光材料26衰变的光，从而确定粘结层16的温度，粘结层16通过传导热耦合至静电吸盘14和基底12。此信息被发送到控制器54，该控制器确定和控制静电吸盘14和基底12的温度。加热板20为静电吸盘14提供支持。加热板20也可以包含一个或多个可用于改变静电吸盘14的温度的加热元件18。加热板20可由金属或其它导热材料制成。粘结层16将加热板20固定至静电吸盘14。粘结层16可以由许多物质制成，例如硅橡胶物质、压敏粘合剂、玻璃粉、陶瓷环氧树脂，或铟层。粘结层16应能够在装置10的整个操作温度范围内有效地固定加热板20和静电吸盘14，并且能够在操作前混合磷光材料26。粘结层16也可由透明、热传导的、弹性材料制成，如由道康宁公司生产的184品牌硅化合物。通过在啮合面加入引物(primer)可以改善粘附性。根据对粘结强度、温度范围、导热系数、粘度、硬度、固化时间、以及粘结层16的厚度的要求，可以使用各种光学透明硅橡胶。磷光材料26被混合至粘结层16中，并在混合之后应当能够保持其磷光性能。如果磷光材料26由尺寸在约1至约100微米之间的小粒径粉末制成，则磷光材料26可以更容易地混合到粘结层16中。粘结层16材料与磷光材料26的混合比取决于应用需求。更高的信号强度可以由较高浓度的磷光材料中获得，例如按重量大约25％。另外，提高的粘合强度和弹性可通过低浓度比的磷光材料实现，如按重量大约1％。磷光材料26通常是可以通过常规的LED光源激发的无机磷光体。合适的磷光材料26的例子包括，通过举例的方式，Al2O3:Cr3+、Mg28Ge10O48:Mn4+或Mg4FGeO6:Mn4+。这些特定的化合物仅仅是示例，不应被解释本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种装置，其包括：第一构件；邻近第一构件设置的第二构件；设置在第一构件和第二构件之间的粘结层，粘结层将第二构件固定到第一构件并且包含磷光材料；以及；至少一个邻近所述粘结层设置的光学传感器，以在所述光学传感器视野区域中检测所述粘结层的温度。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2014.07.08 US 62/021,9371.一种装置，其包括：第一构件；邻近第一构件设置的第二构件；设置在第一构件和第二构件之间的粘结层，粘结层将第二构件固定到第一构件并且包含磷光材料；以及；至少一个邻近所述粘结层设置的光学传感器，以在所述光学传感器视野区域中检测所述粘结层的温度。2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述第一构件是静电吸盘，并且第二构件是用于在半导体加工过程中的支撑装置的加热板。3.根据权利要求2所述的装置，其特征在于，至少一个加热元件嵌入到所述加热板内。4.根据权利要求2所述的装置，其特征在于，至少一个加热元件固定到所述加热板。5.根据权利要求3或4所述的装置，其特征在于，还包括控制器，所述控制器接受并处理来自所述光学传感器的信号，以根据磷光材料的衰变率来确定所述粘结层的温度，并且相应地控制至少一个加热元件。6.根据权利要求2至5中任一项所述的装置，其特征在于，还包括邻近所述加热板设置的调谐层。7.根据权利要求1至6中任一项所述的装置，其特征在于，所述光学传感器被设置成观测粘结层的下侧。8.根据权利要求1至7中任一项所述的装置，其特征在于，还包括延伸通过第二构件的孔，其中所述光学传感器设置在所述孔中。9.根据权利要求8所述的装置，其特征在于，所述磷光材料包括与所述孔对准的粘结层的至少一部分。10.根据权利要求1至9中任一项所述的装置，其特征在于，所述磷光材料包括整个粘结层的至少一部分。11.根据权利要求1至10中任一...

【专利技术属性】
技术研发人员：约翰·帕特里克·博根，达里尔·G·詹姆斯，
申请(专利权)人：沃特洛电气制造公司，
类型：发明
国别省市：美国,US